Что наблюдалось в опыте Ампера?

Что наблюдалось в опыте Ампера?

А) взаимодействие двух магнитов Б) взаимодействие двух параллельных проводников с током В) поворот рамки с током в магнитном поле Г) взаимодействие двух магнитных стрелок.

Если ток по проводникам движется в одном направлении, то то проводники притягиваются друг к другу.

Для устного экзамена по физике за 9 класс.

Чем обьясняется взаимодействие двух параллельных проводника с током?

Чем обьясняется взаимодействие двух параллельных проводника с током.

В электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы такие приборы используют в школе стрелка поворачивается вследствие?

В электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы такие приборы используют в школе стрелка поворачивается вследствие.

Взаимодействия двух проводников с током

Действия магнитного поля на рамку с током

Взаимодействия двух постоянных электромагнитов.

По рисункам 57 и 58 расскажите, как на опыте наблюдают взаимодействие рамки с током и магнита?

По рисункам 57 и 58 расскажите, как на опыте наблюдают взаимодействие рамки с током и магнита.

Опишите с сравните 1?

Опишите с сравните 1.

Взаимодействие двух токов, текущих по параллельным проводам 2.

Взаимодействие двух параллельных пучков электронов.

. Какой процесс объясняется явлением электромагнитной индукции?

. Какой процесс объясняется явлением электромагнитной индукции?

1. отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током ; 2.

Взаимодействие двух проводов с током ; 3.

Появление тока в замкнутой катушке при опускании в неё постоянного магнита ; 4.

Возникновение силы, действующей на проводник с током в магнитном поле.

Как расположен этот проводник в поле?

3. Постоянный магнит и катушка с током, как вы убедились, взаимодействуют.

4. Могут ли магнитные поля катушки и постоянного магнита оказывать на один и тот же проводник с током, одинаковое влияние?

Как из закона Ампера для взаимодействия магнитного поля с током получить формулы силы Лоренца?

Как из закона Ампера для взаимодействия магнитного поля с током получить формулы силы Лоренца?

1. Как описывается взаимодействие двух магнитов?

1. Как описывается взаимодействие двух магнитов?

2. Как можно получить картины магнитных полей?

3. Что принято за направление магнитных линий?

4. Для чего служит компас?

А) Электростатическим взаимодействием электрических зарядов, создающих электрический ток в проводниках.

Б) Действием магнитного поля одного электрического тока на второй электрический ток.

В) Взаимодействием магнитных полей двух электрических токов.

Д) Действием электромагнитных воли, излучаемых одним электрическим током, на второй электрический ток.

2 вариант 1)г 3)в 5)г 7)в 9)б 11)в.

Для параллельного соединения U1 = U2 = U I1 = U / R1 = 6 / 2 = 3 A I2 = U / R2 = 6 / 4 = 1, 5 A I = I1 + I2 = 3 + 1, 5 = 4, 5 A.

При уменьшении длины сопротивление уменьшается. R = po * L / S Мощность при неизменном напряжении в цепи P = U² / R При уменьшении длины (сопротивления) мощность увеличится. = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =.

Источник

Взаимодействие параллельных проводников с током (параллельных токов)

Определить в некоторой точке пространства вектор индукции магнитного поля B, порождаемого постоянным электрическим током I, можно с помощью Закона Био-Савара. Это делается путем суммирования всех вкладов в магнитное поле от отдельных элементов тока.

Магнитное поле элемента тока dI, в точке, заданной вектором r, по Закону Био-Савара находится так (в системе СИ):

Одна из типичных задач состоит в том, чтобы далее определить силу взаимодействия двух параллельных токов. Ведь токи, как известно, порождают собственные магнитные поля, а ток, находящийся в магнитном поле (другого тока) испытывает на себе действие силы Ампера.

Прежде всего для прямого тока I нам необходимо найти магнитное поле B на некотором расстоянии R от него.

Сначала будем записывать выражения в системе СГС, то есть появится коэффициент 1/с, а в конце приведем запись в системе СИ, где появится магнитная постоянная.

Произведение косинуса на dl можно выразить через r и угол:

Значит выражение для dB примет вид:

Далее выразим r через R и косинус угла:

И выражение для dB примет вид:

Можно сказать, что вектор B найденной величины, для выбранной окружности радиуса R, через центр которой перпендикулярно проходит данный ток I, всегда будет направлен по касательной к данной окружности, какую бы точку окружности мы ни выбрали. Здесь присутствует осевая симметрия, так что вектор B в любой точке окружности получается одной и той же длины.

Теперь рассмотрим параллельные постоянные токи и решим задачу нахождения сил их взаимодействия. Допустим, что параллельные токи направлены в одну и ту же сторону.

Изобразим магнитную силовую линию в форме окружности радиуса R (о которой речь шла выше). И пусть второй проводник расположен параллельно первому в какой-то точке данной силовой линии, то есть в месте с индукцией, значение которой (в зависимости от R) мы только что научились находить.

Магнитное поле в этом месте направлено за плоскость рисунка, и оно действует на ток I2. Выделим элемент длины тока l2, равный одному сантиметру (единица длины в системе СГС). Далее рассмотрим силы, действующие на него. Будем использовать Закон Ампера. Индукцию в месте расположения элемента длины dl2 тока I2 мы нашли выше, она равна:

Следовательно сила, действующая со стороны всего тока I1 на единицу длины тока I2 будет равна:

Это и есть сила взаимодействия двух параллельных токов. Поскольку токи однонаправленные и они притягиваются, то сила F12 со стороны тока I1 направлена так, что она тянет ток I2 в сторону тока I1. Со стороны же тока I2 на единицу длины тока I1 действует сила F21 равной величины, но направленная в сторону противоположную силе F12, в соответствии с третьим законом Ньютона.

В системе СИ, сила взаимодействия двух постоянных параллельных токов находится по следующей формуле, где коэффициент пропорциональности включает в себя магнитную постоянную:

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Конспект Урока «Сила Ампера»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Выбранный для просмотра документ 2 урок, Сила Ампера.docx

Дидактическая цель: изучить характер влияния магнитного поля на проводник с током и

количественную оценку этого воздействия, узнать применение силы Ампера

Воспитательная цель: развить знания учащихся о единой природе электричества и магнетизма,

расширить представление о материи, о неразрывности связи вещества и

Основные знания и умения: знать определение закона Ампера, уметь применять правило левой

руки для определения направления магнитной силы, решать задачи на закон

Учебные демонстрации: катушка, магнит, реостат, источник тока

1. Оргмомент (результаты лабораторной работы №1)

2. Повторение (ответы на вопросы с целью подготовки к самостоятельной работе) СЛАЙДЫ 2–4

1. Магнитное поле образуется вокруг …( проводника с током )

2. Северный полюс магнита обозначается буквой… ( N )

3. Магнитные линии вокруг проводника с током имеют форму…( окружностей )

4. Характеристикой магнитного поля является …(ве ктор магнитной индукции )

5. Если два магнита отталкиваются, то их полюса…( одноименные )

6. Магнитные линии направлены от …. полюса к ….. ( северного к южному )

7. Направление вектора магнитной индукции можно определить с помощью…( правила

буравчика или магнитной стрелки)

8. Направление магнитных линий вокруг проводника с током зависит от…( направления тока )

9. Вектор магнитной индукции измеряется в….. (тесла )

10. Если ток в параллельных проводниках направлен одинаково, то они….( притягиваются )

11. Так как магнитные линии замкнуты, то такое поле называется…( вихревым )

12. Часть магнита, обладающая наибольшей силой, называется….( полюсом )

13. Правило буравчика используют для определения …( направления вектора магнитной

14. Если два магнита имеют одинаковые полюса, то они….( отталкиваются )

15. Северный полюс магнита обычно выкрашивают в ….. цвет ( синий )

16. Связь электричества и магнетизма впервые получена в опытах…( Эрстеда )

17.Если заряженное тело движется, то вокруг него образуются…( электрическое и магнитное

18. Точка в кружочке обозначает направление … ( к наблюдателю )

3. Самостоятельная работа (2 варианта, дополнить фразу 5 мин) СЛАЙДЫ 5–12

1. Магнитное поле образуется вокруг …

2. Северный полюс магнита обозначается

3. Магнитные линии вокруг проводник с током

4. Характеристикой магнитного поля является …

5. Если ток в параллельных проводниках

направлен одинаково, то они….

6. Так как магнитные линии замкнуты, то такое

7. Правило буравчика используют для определения…

8. Северный полюс магнита обычно выкрашивают в ….. цвет

9. Катушка с током по-другому называется…

10. Если заряженное тело движется, то вокруг него образуются… (поле)

1. Магнитные линии направлены от …. полюса к..

2. Направление вектора магнитной индукции

можно определить с помощью…

3. Направление магнитных линий вокруг

проводника с током зависит от…

4. Вектор магнитной индукции измеряется в…..

5. Если два магнита отталкиваются, то их

6. Сильнее всего магнит притягивает на…

7. Если два магнита имеют одинаковые полюса,

8. Если вектор магнитной индукции одинаков во всех точках, то такое поле называется… 9. Связь электричества и магнетизма впервые получена в опытах…

10. Точка в кружочке обозначает направление …

1. проводника с током

4. магнитная индукция

7. направления вектора магнитной индукции

10. электрическое и магнитное поле

1.северного к южному

2. правила буравчика

3. направления тока

4. Опыт по наблюдению силы Ампера СЛАЙД 13

Расположить на столе дугообразный магнит и поднести к его полюсу соленоид. При включении тока катушка будет отклоняться. Повторить опыт, изменив полюс магнита и полярность на полюсах источника тока. Сделать вывод о направлении силы. Подключить в цепь реостат и показать влияние силы тока. Расположить катушку параллельно магнитным линиям и убедиться в отсутствии силы.

5. Определение силы Ампера и её зависимость от параметров опыта (записать) СЛАЙД 14

а) от силы тока в проводнике

б) от числа магнитов ( вектор В )

в) от длины проводника

г) от угла между направлением силы тока и вектором магнитной индукции

6. Закон Ампера (прочитать) СЛАЙД 15

Сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями тока и магнитной индукции.

7. Формула закона Ампера (записать) СЛАЙД 16

8. Биография Ампера (прочитать) СЛАЙД 17

9. Правило левой руки (прочитать) СЛАЙД 18

10. Взаимодействие параллельных проводников (выполнить рисунок) СЛАЙД 19

F ₂₁ направлена вправо. Таким образом, проводники притягиваются.

11. Определение единицы силы тока в СИ СЛАЙД 20

1 ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную 2·10 –7 H на каждый метр длины.

12. Применение силы Ампера СЛАЙД 21

Электроизмерительный прибор магнитоэлектрической системы состоит из постоянного магнита и проволочной рамки, которая находится между полюсами. Полюса магнита имеют специальные насадки, которые дают возможность получить такое магнитное поле, при котором поворачивание рамки в нем не приводит к изменению угла между магнитной индукцией и проводниками рамки. Этот угол остается всегда равным 90°. С рамкой соединены две спиральные пружины, которые подводят электрический ток к рамке. При прохождении электрического тока по рамке появляется сила Ампера, пропорциональная силе тока в рамке. Поворачивание рамки приводит к деформации пружин и возникновению силы упругости. Рамка прекратит поворачиваться тогда, когда момент силы Ампера станет равным моменту силы упругости.

Электрический двигатель предназначен для непрерывного превращения энергии электрического тока в механическую. Принцип его действия такой же, как и электроизмерительного прибора, описанного выше. Но в его конструкции отсутствует пружина. Ток к рамке подводится через специальные скользящие контакты — щетки. При замыкании цепи рамка начинает взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита или электромагнита и поворачивается так, что ее плоскость становится перпендикулярной магнитной индукции. Непрерывность вращения рамки обеспечивается применением специального устройства — коллектора, которое периодически изменяет направление тока в рамке.

В современных электродвигателях постоянного тока подвижная часть (ротор) состоит из многих рамок, размещенных в пазах цилиндра из специальной электротехнической стали. Роль коллектора в них часто выполняет специальное электронное устройство.

Силу Ампера применяют в громкоговорителях, динамиках.
Принцип работы: По катушке протекает переменный электрический ток с частотой, равной звуковой частоте от микрофона или с выхода радиоприемника. Под действием силы Ампера катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя в такт с колебаниями тока. Эти колебания передаются диафрагме, и поверхность диафрагмы излучает звуковые волны.

13. Задачи на правило левой руки СЛАЙД 22

14. Вопросы для закрепления СЛАЙД 23

1. Когда возникает сила Ампера?

2. От чего зависит величина силы?

3. От чего зависит направление силы?

4. Как на опыте обнаружить действие силы Ампера?

5. Сформулировать правило левой руки

6. Где применяется сила Ампера?

14. Домашнее задание СЛАЙД 24

Источник

СИЛА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ТОКОВ В СРЕДЕ

Электрическое и магнитное поля — это два проявления, или, как часто говорят, две составляющие единого электромагнитного поля.

В одних явлениях существенна электрическая составляющая, а в других — магнитная.

Поскольку обе составляющие неизменны во времени, их на первом этапе изучения стационарного электромагнитного поля можно рассматривать раздельно.

В явлениях, с которыми мы знакомились до сих по основную роль играла электрическая составляющая.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ТОКА

ОПЫТ ЭРСТЕДА

В 1820 г. датский физик X. К- Эрстед обнаружил, что магнитная стрелка, расположенная параллельно пря­молинейному проводнику (рис. 133, а), поворачивается и располагается перпендикулярно проводнику (рис. 133, б), если по нему пропускать электрический ток.

Опыт Эрстеда указал на наличие связи между элек­трическими и магнитными явлениями, которые ранее считались не связанными друг с другом.

1 Хаотическое движение свободных электронов в силу его беспо­рядочности не создает результирующего магнитного поля и не действвует на находящиеся в нем электрические заряды, если они неподвижны. Но на движущиеся заряды магнитное поле действует.

магнитное поле связано с движущи­мися электрическими зарядами и действует только на движущиеся электрические заряды.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОКОВ

ОТКРЫТИЕ АМПЕРА.

СИЛА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ТОКОВ В ВАКУУМЕ.

Французский физик А. М. Ампер экспериментально установил, что если в двух параллельных проводниках электрический ток направлен в одну и ту же сторону (рис. 137), то наблюдается взаимное притяжение этих проводников. В случае же, когда направление токов противоположное (рис. 138), проводники отталкиваются.

Можно предположить, что взаимодействие проводни­ков — результат действия магнитного поля одного тока на другой и наоборот.

Чтобы выяснить, от каких величин и как зависит сила взаимодействия параллельных токов, можно воспользо­ваться установкой, изображенной на рисунке 139.

Рисунок 139

В опы­те измеряется сила, с которой магнитное поле длинного проводника с током I₁ действует на параллельный ему отрезок проводника с током I₂. Этим отрезком провод­ника служит нижняя (по рисунку) сторона проволочной рамки, подвешенной к чувствительному динамометру. До включения токов система уравновешивается противо­весом. Расстояние между взаимодействующими провод­никами берется во много раз меньшим их длины. В этом опыте измеряют силу отталкивания проводников.

Силу тока в длинном неподвижном проводнике и в рамке можно изменять с помощью реостатов и измерять с помощью амперметров. Изменяя расстояние между взаимодействующими проводниками и силу тока в них, можно выяснить, как зависит от этих величин сила взаи­модействия.

Это значит, что сила F взаимодействия токов прямо пропорциональна силе тока I, в неподвижном провод­нике:

Совершенно аналогичные измерения убеждают в том, что сила взаимодействия токов прямо пропорциональна силе тока в подвижном проводнике:

Наконец, используя рамки различных размеров, мож­но убедиться в том, что сила, действующая на нижнюю сторону рамки, прямо пропорциональна длине этой сто­роны:

Объединяя результаты опытов, получим:

Вводя коэффициент пропорциональности, можно за­писать:

По этой формуле можно вычислить силу F, с которой магнитное поле бесконечно длинного прямого проводника с током I₁ действует на параллельный ему отрезок пря­мого проводника длиной l, если по нему течет ток I₂ и расстояние между проводниками равно R.

МАГНИТНАЯ ПОСТОЯННАЯ.

Полученная формула для силы взаимодействия токов играет большую роль в учении о магнитных явлениях. С ней связано много других соотношений. Оказалось, что запись этих соотношений принимает более простой вид, если ввести обозначение:

Величина µ₀ получила название магнитной постоян­ной. Ее значение зависит от выбора единиц остальных величин, входящих в полученную формулу.

Выясним, какое значение принимает магнитная по­стоянная µ₀ при использовании Международной системы единиц.

Неожиданный результат получается, если вычислить произведение электрической постоянной и магнитной постоянной

Но 3-10 8 м/с — это скорость света в вакууме, которую принято обозначать с. Поэтому полученное соотношение интересно тем, что оно сви­детельствует о связи электрических и магнитных явлений со световыми.

СИЛА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ТОКОВ В СРЕДЕ

Отношение силы взаимодействия токов в среде к силе взаимодействия этих же токов в вакууме называют относительной магнитной проницаемостью среды (обоз­начают через µ):

Эта формула выражает закон взаимодействия двух параллельных бесконечно длинных проводников, по которым протекают токи I₁ и I₂. Аналогичная формула впервын была получена французским физиком А. М. Ампером, поэтому это соотношение иногда называют законом Ампера

МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Опыты по изучению взаимодействия параллельных токов свидетельствуют о том, что сила, с которой магнитное поле одного тока действует на другой ток, пропорциональна произведению сил токов и обратно пропорциональна расстоянию между ними, кроме того, зависит от длины взаимодействующих про­водников.

Из этого следует, что магнитные поля разных токов различны. Более того, поле одного и того же тока на различных расстояниях неодинаково. Это делает необхо­димым введение специальной величины, с помощью ко­торой можно было бы характеризовать магнитные поля.

Вспомним, что силовой характеристикой электриче­ского поля является напряженность электрического поля, кото­рая определена как отношение силы F, с которой поле действует на положительный пробный заряд q, к этому заряду:

Силовую характеристику магнитного поля можно ввести аналогичным образом. Но следует учесть, что сила, с которой магнитное поле действует на пробный ток, зависит не только от силы тока, но и от длины проводника, в котором этот ток существует. Поэтому в качестве силовой характеристики магнитного поля надо взять отношение силы F, с которой магнитное поле дейст­вует на

пробный ток, к силе тока I и длине L проводника.

Эта величина получила название магнитной индукции и обозначается буквой В:

Магнитная индукция — величина векторная. Однако ее направление не совпадает с направлением силы, с ко­торой магнитное поле действует на ток. Направление магнитной индукции выбрано перпендикулярным направ­лению тока и направлению силы, с которой магнитное поле действует на ток (рис. 140).

Такой выбор направления магнитной индук­ции обусловлен историческими причинами (направление севера магнита).

Чтобы определить направление вектора маг­нитной индукции, можно пользоваться правилом буравчика (правого винта): вектор магнитной индукции направлен в сторону движения рукоят­ки буравчика, если сам буравчик движется по направлению тока, с которым связано рассматри­ваемое магнитное поле (рис. 141).

Таким образом, магнитной индукцией назы­вают векторную величину, являющуюся силовой характеристикой магнитного поля. Магнитная индукция равна отношению силы, с которой маг­нитное поле действует на проводник с током, к силе и длине проводника. Направление век­тора магнитной индукции перпендикулярно к проводнику и силе, с которой магнитное поле действует на проводник.

За единицу магнитной индукции в Междуна­родной системе единиц принимается тесла (1 Тл); тесла — это магнитная индукция такого однородного магнитного поля, которое на участок проводника длиной 1 м при силе тока в провод­нике 1 А действует с силой 1 Н:

Эта единица магнитной индукции названа в честь сербского ученого Н. Теслы.

Тесла — очень крупная единица магнитной индукции. Чтобы ее оценить, заметим, что в самых больших электро­магнитах получают магнитные поля индукцией 4—5 Тл. Индукция магнитного поля обычных постоянных магни­тов не превышает 0,01 Тл. Для измерения магнитной индукции созданы специальные приборы — измерители магнитной индукции (ИМИ). Существует большое число конструкций таких приборов. Наиболее простым явля­ется спираль из висмутовой проволоки, соединенная с источником тока и гальванометром. Действие прибора основано на том, что сопротивление висмута изменяется под действием магнитного поля. Проградуировав шкалу гальванометра в единицах магнитной индукции, можно легко измерить магнитную индукцию в интересующей нас точке магнитного поля. Для этого лишь надо внести висмутовую спираль в магнитное поле и «прочитать» показания индикатора (гальванометра).

2. ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ.

Магнитные поля можно изображать графически при помощи линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции. Эти линии называют линиями магнитной индукции.

Очевидно, что в магнитном поле можно через каждую точку провести линию магнитной индукции. Так как век­тор магнитной индукции имеет в каждой точке опреде­ленное (одно-единственное) направление, то линии маг­нитной индукции не пересекаются.

При изображении магнитного поля с помощью линий магнитной индукции эти линии наносятся так, чтобы их густота в любом месте поля была пропорциональна зна­чению модуля магнитной индукции. По картине линий магнитной индукции можно себе наглядно представить, как меняется в пространстве магнитная индукция.

Линиям индукции приписывается и направление: в каждой точке магнитного поля линия магнитной индук­ции имеет направление, совпадающее с направлением вектора магнитной индукции в этой точке.

На рисунке 142 показано изображение магнитного ноля прямого тока при помощи линий магнитной индук­ции для двух случаев: для тока, текущего к нам (а), и для тока, текущего от нас (б). Характерной особенностыо линий магнитной индукции является их замкну­тость.

Магнитным потоком Ф или потоком вектора магнит­ной индукции В через поверхность S, перпендикулярную к линиям магнитной индукции (рис. 143, а), называют произведение магнитной индукции на площадь поверх­ности:

Ф = BS

Рис. 143

В случае, когда поверхность S неперпендикулярна к вектору магнитной индукции (рис. 143 б) магнитный поток определяется

α – угол между вектором магнитной индукции и нормалью к поверхности

За единицу магнитного потока в Международной системе единиц принимается вебер (1 Вб).

1 Вб= 1 Тл • 1 м 2 = 1 кг·м 2 ·с −2 ·А −

[1] Изменения можно производить на воздухе. Результат окажется практически таким же.

Источник